나노기술 및 정책 정보

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그래핀은 단일층 탄소원자가 6변형(六邊形) 격자로 배열된 이형체임. 흑연, 다이아몬드, 탄소, 탄소 나노튜브와 풀러렌(fullerene)과 같은 탄소의 다른 많은 이형체(異形滯)의 기본 구조 요소임. 그래핀은 특수한 물리 특성을 가지고 있기 때문에 다양한 분야에서 폭넓게 응용되고 있는 상황임.

중국 "시왕(烯旺) 신소재 과학기술 주식유한회사"는 전 세계적으로 제일 먼저 그래핀 과학연구 성과를 사업화한 민간 제조업체로서 그래핀을 이용한 스마트 웨어러블 난방제품을 출시하였으며, 그래핀 기술을 의료, 미용, 난방, 페인트 등 다양한 분야에 적용하여 관련 제품을 출시함.

중국 "시왕(烯旺) 신소재 과학기술 주식유한회사" 연구개발팀 관련 전문가들은 그래핀 기술 응용 및 미래 제품 관련하여 폭넓고 심층적인 연구를 수행하여, 미래 그래핀 기술 응용 및 산업화 응용에 대해 다음과 같은 5대 트렌드를 제시하였음.

우선, 기초연구 분야에서의 응용

그래핀은 물리학 기초연구에서 특수한 의미를 가지고 있으며, 그래핀 응용은 이론적으로만 입증이 가능했던 양자효과를 실험을 통해 검증이 가능할 수 있도록 하며, 2차원 그래핀 속에서 전자의 질량은 존재하지 않는 것처럼 나타나지만 이런 특성은 그래핀으로 하여금 상대성 이론에서 양자역학의 응집상태 물질연구에 사용할 수 있도록 하며, 이런 가능성은 이론물리학자들을 위해 새로운 연구방향을 제공해 주고 있음. 부분적으로 거대 입자가속기에서만 가능한 실험을 소형 실험실 내에서 그래핀을 이용하여 수행할 수 있음.

다음, 센서 분야에서의 응용

그래핀은 주로 그래핀의 표면흡착 특성을 이용해 활용되는 화학센서로 만들 수 있으며, 일부 과학자들의 연구결과를 통해 그래핀 화학검출기의 민감도는 단일 분자 검출의 한계와 비교할 수 있는 수준에 도달하는 것으로 나타났으며, 그래핀의 독특한 2차원 구조는 주변 환경에 매우 민함. 그래핀은 전기화학 바이오센서에 이상적인 소재이며, 그래핀을 이용하여 개발한 센서는 의학 분야에서 도파민(dopamine), 포도당 등의 검출에 이상적인 민감성을 보유하고 있는 것으로 나타났음.

셋째, 신에너지 전지 분야에서의 응용

신에너지 전지는 그래핀의 첫번째 상용화 분양 중 하나임. 미국 MIT 연구팀이 개발한 플렉시블 태양전지는 표면에 그래핀 나노코팅 층을 사용하여 투명하고 유연한 태양전지패널을 성공적으로 개발하여 제조 원가를 대폭 낮출 수 있었으며, 야시경(夜視鏡), 카메라 등 소형 디지털 장치에 사용할 수 있음. 그래핀 슈퍼 전지의 개발도 신에너지 자동차 전지의 용량이 부족하고 충전 시간이 긴 문제점을 해결하여 신에너지 전지 산업 발전을 가속화 하고 있으며, 이런 연구개발 성과들은 그래핀이 신에너지 전지 분야에서 광범위한 응용 전망을 보여줌.

넷째, 부식방지 페인트 분야에서의 응용

현재 중국 내 부식방지 페인트 소비량은 180톤 규모에 달하고 전 세계 부식방지 페인트 총 소비량의 40% 이상을 차지하고 있음. 중국 내 부식 방지 페인트 수요는 주로 선박, 석유화공, 교량(橋梁), 컨테이너 등의 분야에 집중되어 있으며, 페인트 속에 그래핀을 추가한 후 그래핀은 안정적인 전도성 메쉬를 형성하고 아연분말의 이용률을 효과적으로 향상시키는 동시에 그래핀 코팅층은 금속 표면과 활성 매개체 사이에서 물리적 차단층을 형성시키고 기판 소재에 대해 좋은 보호 역할을 하고 있음.

최근 몇 년 간 석유화학, 철도 교통, 신에너지, 인프라 구축 등 분야는 빠르게 발전하고 있는데 이런 상황은 부식방지 페인트를 위해 거대한 시장 공간을 제공하고 있음. 중국 "시왕(烯旺) 신소재 과학기술 주식유한회사"는 그래핀 페인트 상용화와 공업적 응용에 전념하고 있으며, 글로벌 사용자들에 효율적인 제품과 포괄적인 솔루션을 제공하고, 중국의 부식방지 페인트와 핵심 원자재의 수입의존도를 깨고, 페인트 산업 4.0에 대한 탄탄한 기반을 제공함.

다섯째, 의료 건강 분야에서의 응용

2020년 3월 중국 난징(南京) 의과대학교와 중국 "시왕(烯旺) 신소재 과학기술 주식유한회사"는 공동연구를 통해 그래핀을 이용한 비침습적(Non Invasive treatment) 종양치료 신기술을 개발하였음. 동 항암 신기술은 부작용이 적고 원가가 저렴한 혁신적인 치료 기술로서 미래 항암 치료 분야에서 주류(主流) 기술이 될 것으로 전망됨.

만성질환 치료분야에서도 그래핀은 거대한 잠재력을 보유하고 있는데 그래핀은 원적외선 방출을 통해 인체의 세포원자와 분자공진(共振)을 일으키고 공명 효과는 원적외선의 열에너지를 인체 피부 아래 비교적 심층 부위에 전달하여 미세혈관 순환계통에서 혈액 순환을 가속화시키고 각 조직 간의 신진대사를 강화시켜 만성질환 치료 및 건강회복에 중요한 역할을 할 것으로 전망됨.